1、第十章 熱力學(xué)定律,第3節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律,給你一段鐵絲，想讓它的溫度升高，你有哪些方法？,改變內(nèi)能的兩種方式,做功,熱傳遞,對(duì)內(nèi),對(duì)外,吸熱,放熱,內(nèi)能增加,內(nèi)能增加,內(nèi)能減少,內(nèi)能減少,（外界對(duì)物體做功）,（物體對(duì)外界做功）,（物體從外界吸熱）,（物體對(duì)外界放熱）,絕熱過(guò)程,僅傳熱過(guò)程,如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中， 內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？,一、熱力學(xué)第一定律,1.一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么： 如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果物體對(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？,1.一個(gè)物體，

2、如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少. ,2.一個(gè)物體，如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么： 如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？,2.如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少.,3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？,一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這

3、個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律.,UW + Q,思考與討論：,一定量的氣體，膨脹過(guò)程中是外界對(duì)氣體做功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功是135J，同時(shí)向外放熱85J，氣體的內(nèi)能變化量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？,請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)U、 Q、 W幾個(gè)量取正、負(fù)值的意義。,定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義,三、應(yīng)用,例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2 105J。 問(wèn)：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少焦耳的功？,解：根據(jù)U = W + Q 得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.61

4、05J 的功。,如果氣體吸收的熱量仍為2.6105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6105J，這一過(guò)程做功情況怎樣？,學(xué)以致用,例1、一定量的氣體，從外界吸收熱量2.7105J， 內(nèi)能增加4.3105J。在這一過(guò)程中，是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？,解析：,Q=+2.7105J,U=+4.3105J,UW + Q,得： W=1.6105J 0,四、能量守恒定律,用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工作時(shí)壓燃的原理,活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于時(shí)間很短，散熱可以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，可“點(diǎn)燃”柴油。,能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形

5、式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，這就是能量守恒定律.,五、永動(dòng)機(jī)不可能制成,永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī).（不吃草的馬）,根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.,結(jié)果：制造永動(dòng)機(jī)的千萬(wàn)次努力都以失敗而告終,概念：不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器,原因：違背了能量守恒定律,第一類永動(dòng)機(jī),、是一個(gè)普遍適用的定律,能量守恒定律的重要性,、將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起,、指導(dǎo)著人們

6、的生產(chǎn)、科研,、19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一,例2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，速度越來(lái)越慢，最后停止。這一現(xiàn)象符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律嗎？如果符合，汽車失去的動(dòng)能變成了什么？,分析：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，汽車要克服阻力做功，當(dāng)所克服阻力做的功等于其熄火時(shí)的動(dòng)能時(shí)，汽車即停止運(yùn)動(dòng)。在這一過(guò)程中，汽車克服阻力做的功要轉(zhuǎn)變成地面、輪胎的內(nèi)能，所以在這個(gè)過(guò)程中能量還是守恒的，是機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能了。,小結(jié)：,1、熱力學(xué)第一定律：,U = W + Q,2、能量守恒定律：,能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，

7、這就是能量守恒定律.,1、圖中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以U甲、U乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過(guò)程中（ ）,（）U甲不變，U乙減小 （）U甲增大，U乙不變 （）U甲增大，U乙減小 （）U甲不變，U乙不變,C,小試身手,2、固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和氣體乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過(guò)程中（ ）,C,3、一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)(p2，V2，T2)，已知T2 T1，則該過(guò)程中（ ）

8、,AB,4一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ） A氣體內(nèi)能一定增加 B氣體內(nèi)能一定減小 C氣體內(nèi)能一定不變 D氣體內(nèi)能是增是減不能確定,D,5下列說(shuō)法正確的是（ ） A外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大 B氣體從外界只收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大 C氣體的溫度越低，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大 D氣體的溫度越高，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大,D,6下列說(shuō)法正確的是 （ ） A外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加 B機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的 C將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變 D一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少,D,7一定

9、質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列變化后又回一開(kāi)始的狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過(guò)程中一定有（ ） AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,點(diǎn)撥：整個(gè)過(guò)程的內(nèi)能不變， E = 0,由熱力學(xué)第一定律 E=W總+Q總=0,Q總= - W總, Q1Q2=W2W1,A,8. 如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì),置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部.另一端固定在活塞上,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開(kāi),彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)